Glaciální a periglaciální procesy : Od statické k dynamické vizualizaci

[Glaziale und periglaziale Prozesse : Von der statischen zur dynamischen Visualisierung]

Andreas Kääb, Yvonne Isakowski, Frank Paul, Andreas Neumann, Ramona Winter. - In: Kartogr.Nachr. - ISSN 0022-9164. - Roč.53, č.5 (2003), s.206-212 : 7 obr. - Res. něm. - Lit.25 + 3 internet. adresy.

Přeložila S. Semerádová (zkráceno)
Zdiby : VÚGTK, 2004. - 2 s.

Klíčová slova: ledovec, vizualizace, animace

1. Úvod

Ve vysokohorských oblastech se u mnoha jevů setkáme spíše s dynamickou než statickou rovnováhou. Alpské ledovce jsou pro svoji blízkost sněžné čáře obzvlášť citlivé na změny životního prostředí a jejich současný masivní úbytek je jedním z nejzřetelnějších ukazatelů oteplování ovzduší. Analýza prostorově i časově komplexních dat je obtížná a moderní kartografie v ní hraje úlohu zprostředkovatele mezi zpracováním dat a modelováním na jedné a lidským chápáním a jednáním na druhé straně.

Tento článek přináší přehled glaciálních a periglaciálních jevů a charakterizuje data potřebná k jejich výzkumu. Zvláštní důraz je kladen na vybrané způsoby vizualizace.

2. Ledovce a permafrost

Nejznámějším periglaciálním jevem jsou ledovce. Změna jejich povrchové geometrie je funkcí lokální bilance hmoty a ledových toků. Často znázorňované změny výšek jsou tedy výsledkem dynamických procesů a klimatických vlivů.

Celoročně zmrzlý materiál se při dostatečném sklonu sesouvá a vytváří výrazné krajinné prvky pohybující se podle svých vlastností od několika centimetrů až po několik metrů za rok. Tyto drobné pohyby představují při vizualizaci zvláště důležitou vlastnost.

Jezera ať už přímo ležící na ledovci, ledovcem napájená nebo vytvořená po ústupu ledovců podléhají exogenním změnám v souvislosti se změnami ledovce a permafrostu.

Kromě těchto jevů jsou vysokohorské oblasti zasaženy celou řadou glaciálních a periglaciálních procesů, jakými jsou sesuvy půdy, pády skal a další.

3. Letecký a kosmický sběr dat

Kromě rozvoje geoinformatiky dostala moderní glaciologie a vysokohorská kartografie hlavní impulsy s pokrokem v digitálním sběru dat. Datovou základnu pro vizualizaci horských terénů tvoří digitální výškové modely (DEM), které ale v dostatečné kvalitě existují jen pro malé území.

Metody dálkového průzkumu Země využívají k tvorbě DEM digitální fotogrammetrii, laserové skenování nebo radary se syntetickou aperturou. Z těchto postupů poskytuje laserové skenování nejvyšší přesnost, nezachycuje však obrazové informace potřebné pro interpretace a kvantitativní analýzy.

Mnoho horských oblastí je nepřístupných nebo se nachází v místech politické krize, takže pozemní ani letecký průzkum nepřipadá v úvahu a jedinou možností jsou kosmické snímky.

Porovnání DEM s různou dobou pořízení dat podává představu o geometrických změnách pozorovaných objektů a techniky DPZ umožňují i jejich měření, v případě diferenčního interferometrického radaru až s milimetrovou přesností. Velkou roli hraje v glaciologii ovšem také spektrální analýza.

4. Dynamická vizualizace

S rostoucí komplexitou procesů se možnosti zobrazení zdají omezené. Pro vyjádření čistě geometrických změn existuje mnoho metod, zřetelně méně jich však je pro znázornění dvou i třídimenzionálních pohybů.

Základem tří následně popsaných postupů jsou reálná data popisující určitý proces, např. letecké a družicové snímky a na nich uskutečněná měření.

4.1. Střídání obrazů

Technicky velmi jednoduché a přitom překvapivě bohaté na informace je sekvenční překrývání leteckých a družicových snímků. Možnost měnit na obrazovce nastavitelnou rychlostí množství obrazů poskytují různé programy, pro kvalitu je přitom rozhodující přesnost geokódování a opravy o výšku terénu.

Oproti klasickým metodám, jako je statické znázornění pomocí šipek, nevyžaduje prosté střídání obrazů předchozí generalizaci a nechává vyhodnocení změn zcela na uživateli. Střídat se přitom mohou např. i perspektivní pohledy a rychlost střídání lze zvýšit až na běžnou filmovou sekvenci. V těchto případech ale znovu vstupuje do hry předběžná interpretace.

4.2. Morphing

Často používaná technika, tzv. "morphing" vyžaduje u počátečního a koncového stavu objektu stejný počet vrcholů a tedy většinou předběžnou homogenizaci dat. Pomocí určitých programů (např.

SOFT-IMAGE 3D) se potom interpoluje stav pro

zvolený okamžik mezi po sobě následujícími datovými soubory.

4.3. Animace

"Scalable Vektor Graphic" nabízí jako popisný jazyk dvoudimenzionální vektorové grafiky nejrůznější prostředky pro vizualizaci a je napojen na SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language). Propojením obou jazyků lze dosáhnout vektorové a zároveň animované vizualizace. Změna mohutnosti ledovce se tak dá vyjádřit v dvojdimenzionálním prostoru např. pomocí poloměrů kruhů, jejichž barevnost značí hodnotu souřadnice z. Poloměr přitom znamená buď změnu absolutní(celkovou změnu od vybraného roku, nebo relativní - meziroční změnu). Libovolné téma na pozadí umožňuje zobrazit i prostorovou souvislost s okolím a připojený diagram ukazuje změny v čase na kterémkoli měřícím bodě.

Podobným způsobem lze znázornit nejen změnu mohutnosti ledu, ale i pohyby na povrchu ledovce.

5. Od jednotlivých objektů k informačnímu systému